JPH046826A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は熱処理装置に関する。

（従来の技術） ポリシリコン成膜時に同時にホスフィン（ＰＨ３）を添
加し、成膜終了時にリン（Ｐ）がドープされるリン添加
ポリシリコンの成膜を行う場合、被処理体であるウェハ
より大きな石英製の円板に上記ウェハを載置して、この
ウェハの膜厚面内均一性を向上させるものとして特開昭
５８−１０８７３５号、特開昭６１−２０１８９５号公
報かある。また、均等に配置された４本の支柱の間に、
この支柱に支持されたウェハ載置部を設け、このウェハ
載置部にウェハの周縁と接触せずにウェハの中心部を保
持する構造のウェハボートとして特開昭６１−２６７３
１７号公報がある。

また、ウェハを載置するボートの支持部の改良について
特開昭６２−１６５１６号公報がある。

また、石英製カバー内にウェハを支持する縦型ＣＶＤボ
ートについて実開平１−１７３９３６号公報がある。

（発明が解決しようとする課題） 前者の文献の技術はリン添加ポリシリコンの膜厚面内均
一性はある程度改善できるが、ウェハより大きな石英製
の円板を熱処理用のプロセスチューブ内に搬入するため
このプロセスチューブが大型になり、またこのプロセス
チューブを囲繞して設けられる加熱部も大きくなり熱処
理装置全体が大型化し高価なりリーンルームを多大に専
有するという改善点を有する。

また、上記石英製の円板にもウェハと同じリン添加ポリ
シリコン膜が付着するため、高価な成膜用ガスが多大に
必要とされるばかりでなく、上記円板に付着した膜が剥
離し気中に浮遊し上記ウェハに再付着し半導体素子の歩
留りを劣化させるという改善点を有する。

また、ボートにウェハを収納する場合ウェハピンセット
により人手でウェハをセットしなければならず、この時
発生する塵がウェハに再付着し半導体素子の歩留りを劣
化させるという改善点を有する。

次の文献の技術はウェハとボートの支柱の間が離れてい
るため、上記ボートが大型になり熱処理装置全体が大型
になるという改善点を有する。

また次の文献の技術はシリコンの酸化膜、窒化膜または
ポリシンコン膜を形成する時には有効であるが、リン添
加ポリシリコン膜の如く膜厚か不均一になりやすい膜を
生成時には、膜厚均一性か不十分となる改善点を有する
。

最後の文献の技術は石英製カバーを用いているためボー
トが大型化し装置全体が大型化するし処理ガスの消費量
も増大する。また、上記石英カバーにウェハに成膜する
のと同じ膜か付着し、この膜の剥離と再付着による半導
体素子の歩留りを劣化させるという改善点を有する。

この発明は上記点に鑑みなされたもので、小型な熱処理
炉で被処理体の面内均一性を向上し、さらに被処理体を
多数枚−度にバッチ処理し、さらに被処理体の搬送を搬
送ロボットにより自動的に行えるような熱処理装置を提
供するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は処理ガスを供給し複数の各ウェハをこの各ウ
ェハ周縁の少なくとも３個所にて水平状態で所定の間隔
でウェハボートに保持して処理する熱処理装置において
、上記ウェハボートのウェハを支持する支柱は断面略長
方形もしくは略三角形からなり、この支柱の短面側に上
記ウエノ１の床面の少なくとも一部を保持する支持片を
設けたものである。

（作　用） この発明に係るウェハを収納保持するボートは、ウェハ
周縁からウェハ中心に均一にガス流が形成される如き略
長方形もしくは略三角形の短面側に上記ウェハの支持部
を設け、この支持部に上記ウェハを保持しているので、
ボートを大型にすることなく、ウェハ上面のガス流を均
一にでき、もって成膜処理を行った場合バッチ処理のウ
ェハに対して均一な成膜処理することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図により説明する。

第１図は本発明の一部分を構成するウェハボー）１０の
説明図であり、耐熱性材料例えば石英からなり、第２図
に示すように断面が略長方形の４本の支柱１２に設けら
れた支持片１４にウェハ２０を載置している。

上記支柱１２は直径１３１ＩＩ１１の石英丸棒に研磨加
工を施こし略長方形として、最大外径Ｂ＝１３ｍｍ、平
行な２面間距離Ｃ＝　ｇ　＋ｏ＋ａとする。また第３図
のようにこの支柱１２に設けられた支持部１４の幅Ｄ−
２．５ｉｎ、支柱１２の間隔Ｅ　−１４Ｊｍｍ　（９／
　１６インチ）としている。

第４図は上記ボート１０に複数枚のウェハ２０を縦型Ｃ
ＶＤ装置にローディングした状態を示す。

プロセスチューブ４０は耐熱性材料例えば石英からなり
、このプロセスチューブ４０の下側にはマニホールド４
１を設置し、このマニホールドの一端にはガス導入管４
８を接続し、他端側には排気管４７を接続し図示しない
排気ポンプによりプロセスチューブ４０内を真空排気で
きるようにしである。またプロセスチューブ４０を囲繞
する如く例えば少なくとも３ゾーン構成からなる円筒状
の抵抗加熱ヒータ４２を設け、上記プロセスチューブ４
０内を所望の温度例えば５００〜１０００℃の範囲に適
宜設定可能としている。

ボート１０は保持台４４の上に載置し、この保持台４４
は蓋体４Ｂの上に載置している。

この蓋体４６は昇降機構４９によって上下移動すること
ができ、ウェハ２０をプロセスチューブ４０内の所定の
位置に搬入搬出できるように構成している。

プロセスチューブ４０の下側には第５図に示すウェハ移
換え部を設けており、ウェハ搬送ロボット５０は軸部５
２の上に設けてあり上下移動と回転可能であり、ウェハ
２０を載置して伸縮できるアーム５４を備えている。ま
た複数枚のウェハ２０を収納したキャリア６０をカセッ
ト載置台６２に載置している。

このようにして熱処理装置を構成している。

次に、８２０℃前後でＣＶＤによりシリコン酸化膜を生
成する場合について以下説明を行う。

上記３ゾーンヒータ４２の各ゾーンに印加する電力は図
示しない温度制御装置により適宜制御され、プロセスチ
ューブ４０内で複数枚のウェハ２０が収納される部分の
温度が中心部および上端部下端部とも８２０℃±１℃以
内に設定される。ガス導入管４８から亜酸化窒素（Ｎ２
０）　１１０００３ＣＣ，モノシラン（Ｓ　ｉ　Ｈ４）
　１２５ｓｃｃＭをプロセスチューブ４０内に流し、図
示しない排気ポンプのコンダクタンスバルブを調整しプ
ロセスチューブ４０内の圧力を０．８Ｔｏｒｒに設定し
所定時開成膜を行う。

上記条件で行ったウェハ間隔Ｈ，３ｒｎｒｓピッチでダ
ミーウェハを含む５８枚のウェハの内、中心部５０枚の
被処理ウェハの成膜結果は、第７図の膜厚等高線で表わ
される如くおおむね均一な特性であり、ウェハ面内膜厚
均一性か全て±５％以内と良好であった。

ウェハ２０の面間均一性は±４％以内で、複数回のバッ
チ処理を行ったバッチ間のバラツキは±３％以内と再現
性も良好であった。

ウェハ２０の面内膜厚均一性はボート１０の支柱１２の
形状により大幅に変化し、上記支柱１２を従来の如く直
径１３ｍｍの丸棒とした場合には、ウェハ１０の支柱１
２に近い部分に処理ガスが十分に供給されないため、こ
の部分の膜厚が薄くなり第８図の膜厚等高線で表される
如く不均一な特性となった。

この時のウェハ面内膜厚均一性は±１０％、ウェハ面間
均一性は±６％と悪くなることが本発明者の実験により
確かめられた。

上記ボート１０の支柱１２の平行面間距離Ｃをさらに狭
くすれば膜厚均一性は良好となるか複数枚のウェハ２０
を載置するための強度が不足するし、上記平行面間距離
Ｃを広げるとウェハ面内均一性が悪くなるため、上記平
行面間距離の適切な範囲は５＋ｎから１０ｍｍの範囲内
である。尚ボートｌＯを炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）で構成
すれば強度が向上するため上記平行面間距離Ｃは例えば
４關程度までさらに狭くすることができる。

また被処理ウェハ２０の間隔は、支柱１２の間隔Ｅ＝１
４．３＋ｏｍ　（３／１８インチ）で設けられているが
、この間隔Ｅを広げればウェハ面内膜厚均一性を向上さ
せられることは当然のことであるが、−度に多数枚のウ
ェハｌＯを成膜処理できなくなり生産性が劣化する。

一方、上記ウェハ２０の間隔を約４．７　＋ｕ　（３７
１６インチ）とした場合のウェハ面内膜厚均一性±１０
％以上であり、間隔を約９，５關（６／１６インチ）と
した場合のウェハ面内膜厚均一性は±６％以内であった
。

従って上記ウェハ２０間距離の適切な範囲は９ｍｎ＋か
ら１５＋＋＋ｍの範囲である。

また上記ボート１０に設けられた支持片１４の幅りはウ
ェハ１０を支持出来る強度が得られる範囲で狭くするこ
とが望ましく適切な範囲は２ｍｍ＋から５ｍｍの範囲で
ある。

次にウェハ２０を自動的に移載する方法について以下説
明を行う。まずキャリア６０内に収納されているウェハ
２０の間に、ウェハ搬送ロボットの所定の動作によりア
ーム５４を挿入し、このアーム５４を図示しない移動機
構により持ち上げウェハ２ｏをアーム５４上に載置し伸
ばされていたアーム５４を縮めることによりウェハ２０
をキャリア６０から搬出する。

次にウェハ搬送ロボットの所定の動作でアーム５４に載
置されたウェハ２０をボート１０に非接触の状態で上記
ボルト１０の中心に搬入し、上記アーム５４を図示しな
い移動機構により下げることによりウェハ２０をボート
１０の支持片１４上に載置する。

以上の動作をくり返し行うことにより自動的に複数枚の
ウェハ２０の搬送を行うことができるので、ウェハ移載
時に塵がほとんど発生せず、この塵がウェハ２０に付着
して半導体素子の歩留りを劣化させることもない。

他の実施例としては第６図のようなものがある。

ウェハボート１０の略三角形の支柱■６に形成された２
平面はウェハｌＯに近い側で狭くなるようにしてあり、
上記ウェハ１０に対してガスが均一に供給されるように
しである。

このボートＩＯでは支持片１４が小さいため、この支持
片１４の強度は小さいがＳｉＣのように強度の大きな材
質を用いることにより実用化することができる。

また、ボート１０の支柱形状は、上記実施例に限定され
るものではなく、ウェハ１０の周縁からウェハ中心に均
一にガス流が形成される如く構成してあれば、略長方形
、略三角形以外であってもよい。

また、本発明を実施する上で重要な点はボートｌＯの表
面を滑らかにすることがウェハ面内膜厚均一性を良好に
する際必要であり、ボート１０に設けられた支柱１２の
石英ガラス表面をスリガラス状のあらい研磨面そのまま
では上記実施例と同一条件でプロセスを行ってもウェハ
面内膜厚均一性は±１０％前後と悪くまたプロセスの再
現性も取れないことがわかった。

従ってボー）１０の石英の表面は１０μ−以下の鏡面研
磨仕上げ、または表面を加熱して微少な凹凸を滑らかに
する、いわゆる焼仕上げを行うことか必要である。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、リン添加
ポリシリコン膜、ボロン添加ガラス膜等を生成する面内
均一性を向上させることがむずかしいＣＶＤプロセスに
用いても効果がある。

上記ボートＩＯの支柱１２の本数は４本に限らず３本以
上何本でもよい。

また上記ボートｌＯの材質は石英に限らず耐熱性材料で
ああればよく、ＳｉＣやＡｌ１２０３等の材料を用いて
もよい。

処理は上記気相成膜に限らず酸化膜の形成、拡散処理、
エツチング処理などガス流を扱う処理であれば何れでも
よい。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば被処理体を保持す
るボートが被処理体へのガス流が均一となるように構成
されているので、面内均一性に優れた処理を行うことが
でき、また、ボート形状が小さいため熱処理装置を小型
にすることができ、また搬送ロボットによりウェハを自
動的に移換えでき半導体素子の歩留りを改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための斜視図
、第２図は第１図の上面図、第３図は第２図のＡ−０−
Ａ断面図、第４図は第１図をローディングした縦型ＣＶ
Ｄ装置説明図、第５図は第４図のウェハ移換え部説明図
、第６図は第１図の変形例説明図、第７図は第１図を用
いた場合のウェハ膜厚等高線図、第８図は従来ボートを
用いた場合のウェハ膜厚等高線図である。 １０・・・ボート　　　　１２・・・支柱１４・・・支
持片　　　　２０・・・ウェハ４０・・・プロセスチュ
ーブ ４２・・・ヒータ ５０・・・ウェハ搬送ロボット ６０・・・キャリア 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　処理ガスを供給し複数枚の各ウェハをこの各ウェハ周
   縁の少なくとも３個所にて水平状態で所定の間隔でウェ
   ハボートに保持して処理する熱処理装置において、 上記ウェハボートのウェハを支持する支柱は断面略長方
   形もしくは略三角形からなり、 この支柱の短面側に上記ウェハの底面の少なくとも一部
   を保持する支持片を設けたことを特徴とする熱処理装置
   。